TMS320DM642的視頻實時處理和顯示系統的設計

摘要：為了解決某些領域對視頻實時處理系統工作溫度范圍要求較高的問題，設計了基于TMS320DM642和ADV7179的視頻實時處理和顯示系統，包括系統硬件和基于DSP／BIOS的軟件系統的設計。同時還提出了一種采用TMS320DM642 GPIO接口接收MPEG-2傳輸流(TS)的方案。實驗結果較好地驗證了設計的合理性和正確性。
關鍵詞：TMS320DM642；ADV7179；視頻處理；視頻顯示

引言
隨著電子技術的發展，數字信號處理器的應用越來越廣泛。涉及的應用領域大到航空航天器材，如飛機、飛船等；小到日常電子產品，如手機、數碼相機、MP4、多媒體和通信設備等。TMS320DM642(以下簡稱DM642)是TI公司推出的一款32位定點DSP芯片，主要面向數字媒體，特別適合于音視頻信號的處理。
然而目前國內基于DM642的視頻顯示方案大多采用飛利浦公司的SAA71XX系列視頻編碼芯片，而這些芯片的工作溫度都不能滿足標準T業溫度范圍(-40～+85℃)。本文提出的方案采用的全部芯片的工作溫度范圍均能滿足工業溫度標準，因此具有更廣泛的適用環境。

1 DM642結構特點
DM642保留了C64x原有的內核結構，工作頻率由內部倍頻器設置，可以達到500 MHz、600 MHz和720MHz。相應的時鐘周期為2 ns、1．67 ns和1．39 ns。每秒可執行指令數為4 000 MIPS、4 800 MIPS和5 760 MIPS。DM642采用TI公司第二代增強型超長指令集(VelociTI．2)，它的EMIFA接口數據總線寬度為64位，最高數據存取頻率為133 MHz，可直接與大容量、低成本的SDRAM芯片無縫連接。DM642片上帶有3個雙通道數字視頻接口，可同時處理多路數字視頻流。
TMS320DM642的片上存儲空間分為L1存儲區和L2存儲區兩部分。L1存儲區又分為程序存儲空間和數據存儲空間，程序存儲空間和數據存儲空間的容量均為16K×8位；L2存儲區為單一的RAM，其容量為256K×8位，L2存儲區管理外部擴展的數據存儲器和程序存儲器。

2 ADV7179硬件特性
ADV7179是ADI公司生產的一款數字視頻編碼芯片，它能將8位CCIR-601 4：2：2格式的數字視頻信號分量轉換為標準的模擬基帶電視信號。ADV7179是一款高性能、小尺寸的芯片，40引腳的LFCSP封裝大小僅為6 mm×6 mm，而且具有出色的APM(Advanced Power Management，高級電源管理)功能，特別適合應用于手機、數碼相機及手持視頻設備上。ADV7179具有標準I2C總線接口，支持I2C總線快速通信模式，能通過主機對其進行方便的配置。ADV7179具有3個可編程控制的高性能10位視頻DAC，可分別輸出CVBS、Y／C或RGB信號，為了節省功率消耗，可關閉DAC中的一個或幾個。ADV7179的工作電壓可選2．8 V或3．3 V，在兩種工作電壓下的工作溫度分別可達-20～+85℃和-40～+85℃，因此ADV7179可應用在溫度要求較高的場合。

3 硬件設計
本設計的系統硬件結構框圖如圖1所示。其中虛線框部分為本系統所需外接的硬件資源。DM642的GPIO模塊接收從外部SPI接口輸入的視頻TS流，并將其存儲在外部SDRAM中以待處理。DSP按幀讀取SDRAM中的TS流數據，進行解復用和解壓縮，輸出BT656格式的視頻數據到ADV717 9。ADV7179將接收到的視頻數據進行D／A轉換編碼，輸出PAL／NTSC制的模擬視頻信號到顯示器。

3．1 時鐘模塊
本系統時鐘源選擇了50 MHz的高精度有源晶振，晶振輸出的時鐘信號經時鐘緩沖器芯片ICS551后為DM642提供時鐘。設計中DM642的CLKMODE1和CLKMODE0引腳分別接高電平和低電平，因此DSP倍頻因子設置成12，即DM642的工作主頻為50 MHz×12=600 MHz。另一方面，為了給EMIF接口擴展SDRAM提供備用時鐘方案，設計了備用時鐘電路。25 MHz高精度無源晶振輸出的時鐘信號輸入鐘乘法器ICS512，通過對ICS512的S1、S0引腳高低電平的不同設置，可以得到125MHz、133．33 MHz、150 MHz等不同頻率的時鐘信號，作為EMIF接口的備用同步時鐘選擇。本設計采用1／4×CPU時鐘作為EMIF接口的同步時鐘。